【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 與測(cè)量的距離成正比。由此通過(guò)發(fā)射信號(hào)到收到的回響信號(hào)時(shí)間間隔可以計(jì)算得到距離：距離=高電平時(shí)間*聲速（340m/s）/2為防止發(fā)射信號(hào)對(duì)回響信號(hào)的影響，測(cè)量周期一般要60ms以上。 超聲波應(yīng)用電路圖 超聲波應(yīng)用電路圖 溫度傳感器DS18B20溫度傳感器的主要組成是熱敏元件。熱敏元件的品種比較多，市場(chǎng)上可見(jiàn)的有銅熱電阻、鉑熱電阻、雙金屬片、半導(dǎo)體熱敏電阻和熱電偶等。其中以半導(dǎo)體熱敏電阻作探測(cè)元件地溫度傳感器的應(yīng)用較為廣泛，這主要是因在元件所允許的工作條件范圍之內(nèi)，半導(dǎo)體的熱敏電阻器將擁有精度較高、體積小巧、敏度較高的特點(diǎn)，而且制造工藝非常簡(jiǎn)單、價(jià)格也比較便宜。半導(dǎo)體熱敏電阻按溫度特性可分為正溫度系數(shù)熱敏電阻（電阻隨溫度上升而增加）和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（電阻隨溫度上升而下降）。本設(shè)計(jì)采用的是美國(guó)Dallas半導(dǎo)體公司的不銹鋼封裝的DS18B20數(shù)字溫度傳感器。DS18B20是采用專門(mén)設(shè)計(jì)的不銹鋼外殼，具有很小的蓄熱量，采用導(dǎo)熱性高的密封膠，保證了溫度傳感器的高靈敏性，具有極小的溫度延遲。DS18B20支持“一線總線”接口（1Wire），測(cè)量溫度范圍為55176。C～+125176。C，在10～+85176。C范圍內(nèi),精度為177。176。C?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。DS18B20采用3腳PR35封裝。 DS18B20引腳圖DS18B20數(shù)字化溫度傳感器的主要性能如下：（1）適用電壓為3V～5V；（2）9～12位分辨率可調(diào)，℃、℃、℃、℃；（3）TO9SOIC及CSP封裝可選；（4）測(cè)溫范圍：55℃～125℃；（5）精度：10℃～85℃范圍內(nèi)177?！?；（6）無(wú)需外部元件，獨(dú)特的一線接口，電源和信號(hào)復(fù)合在一起；（7）每個(gè)芯片唯一編碼，支持聯(lián)網(wǎng)尋址，零功耗等待。 溫度傳感器應(yīng)用電路 LCD1602液晶1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門(mén)用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)或者等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用。 LCD1602主要技術(shù)參數(shù) LCD1602液晶主要參數(shù)顯示容量162個(gè)字符（STN型）模塊最佳工作電壓工作電壓~字符尺寸（WXH）mm工作電流()工作溫度0~+50背光源顏色黃綠存儲(chǔ)溫度27~+70背光源電流150mA LCD1602引腳功能。 LCD1602引腳圖第1腳：VSS為電源地第2腳：VCC接5V電源正極第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度）。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作，電平(0)時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。第6腳：E(或EN)端為使能(enable)端,高電平（1）時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第15～16腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。 LCD1602應(yīng)用電路圖 LCD1602應(yīng)用電路圖 ISD1420語(yǔ)音芯片ISD1420為美國(guó)ISD公司出品的優(yōu)質(zhì)單片語(yǔ)音錄放電路，由振蕩器、語(yǔ)音存儲(chǔ)單元、前置放大器、自動(dòng)增益控制電路、抗干擾濾波器、輸出放大器組成。一個(gè)最小的錄放系統(tǒng)僅由一個(gè)麥克風(fēng)、一個(gè)喇叭、兩個(gè)按鈕、一個(gè)電源、少數(shù)電阻電容組成。錄音內(nèi)容存入永久存儲(chǔ)單元，提供零功率信息存儲(chǔ)，這個(gè)獨(dú)一無(wú)二的方法是借助于美國(guó)ISD公司的專利直接模擬存儲(chǔ)技術(shù)（DAST TM）實(shí)現(xiàn)的。利用它，語(yǔ)音和音頻信號(hào)被直接存儲(chǔ)，以其原本的模擬形式進(jìn)入EEPROM存儲(chǔ)器。直接模擬存儲(chǔ)允許使用一種單片固體電路方法完成其原本語(yǔ)音的再現(xiàn)。不僅語(yǔ)音質(zhì)量?jī)?yōu)勝，而且斷電語(yǔ)音保護(hù)。 特點(diǎn)（1）使用方便的單片錄放系統(tǒng),外部元件最少；（2）重現(xiàn)優(yōu)質(zhì)原聲，沒(méi)有常見(jiàn)的背景噪音；（3）放音可由邊沿或電平觸發(fā)（4）無(wú)耗電信息存儲(chǔ),省掉備用電池（5）信息可保存100年,可反復(fù)錄放10萬(wàn)次（6）無(wú)需專用編程或開(kāi)發(fā)系統(tǒng)（7）較強(qiáng)的分段選址能力可處理多達(dá)160段信息（8）具有自動(dòng)節(jié)電模式（9）錄或放后立即進(jìn)入維持狀態(tài),（10）單一5伏電源供電。 電特性（1）工作電壓：5V（2）靜態(tài)電流：，最大值2μA（3）工作電流：典型值15mA，最大值30mA（16歐姆） ISD1420引腳功能。 ISD1420管腳功能名稱管腳功能名稱管腳功能A0~A51~6地址Ana Out21模擬輸出AA710地址(MSB)Ana In20模擬輸入VCCD28數(shù)字電路電源AGC19自動(dòng)增益控制VCCA16模擬電路電源Mic17麥克風(fēng)輸入VSSD12數(shù)字地Mic Ref18麥克風(fēng)參考輸入VSSA13模擬地PLAYE24放音，邊沿觸發(fā)SP+、115喇叭輸出+、REC27錄音XCLK26外接定時(shí)器(可選)RECLED25發(fā)光二極管接口NC11空腳PLAYL23放音，電平觸發(fā) ISD1420語(yǔ)音電路ISD1420系列內(nèi)置了若干操作模式，可用最少的外圍器件實(shí)現(xiàn)最多的功能。操作模式也由地址端控制；當(dāng)A7和A6都為1時(shí)，其它地址端置高就選擇某個(gè)（或某幾個(gè)）模式。因?yàn)椴僮髂Ｊ胶椭苯訉ぶ坊ハ嗯懦?。操作模式可由微控制器，也可由硬件?shí)現(xiàn)。使用操作模式有兩點(diǎn)注意：（1）所有操作最初都是從0地址，即存儲(chǔ)空間的起始端開(kāi)始。后續(xù)操作根據(jù)所選用的模式可從其它的地址開(kāi)始。此外，A4模式中，當(dāng)電路由錄轉(zhuǎn)為放時(shí)地址計(jì)數(shù)器復(fù)位為0，而由放轉(zhuǎn)為錄則不復(fù)位。（2）當(dāng)控制信號(hào)（/PLAYL、/PLAYE或/REC）變低，同時(shí)A6和A7為高時(shí)，執(zhí)行操作模式。這種操作模式一直有效，除非控制信號(hào)再次由高變低，芯片重新鎖存當(dāng)前的地址/模式端電平，然后執(zhí)行相應(yīng)操作。 ISD1420應(yīng)用電路第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 主程序主程序包括整個(gè)系統(tǒng)的的控制流程，是系統(tǒng)軟件的中軸。當(dāng)駕駛者倒車時(shí)，主程序開(kāi)始初始化，調(diào)用各個(gè)子程序出來(lái)，并且顯示與語(yǔ)音播報(bào)。開(kāi)始LCD顯示初始化讀取溫度轉(zhuǎn)換速度計(jì)算距離超聲波測(cè)時(shí)語(yǔ)音播報(bào) 主程序流程圖函數(shù)開(kāi)始運(yùn)行后，首先進(jìn)行初始化，其中初始化包括了中斷，LCD液晶屏初始化，然后經(jīng)過(guò)測(cè)溫子程序讀取溫度值，并且利用公式（t為測(cè)得溫度）轉(zhuǎn)換為超聲波傳播速度，超聲波測(cè)時(shí)模塊測(cè)量出從發(fā)送超聲波到接收回波的時(shí)間，計(jì)算出車尾與障礙物之間的距離，通過(guò)LCD顯示模塊顯示出測(cè)量溫度和距離，并由語(yǔ)音模塊播報(bào)測(cè)得距離。 超聲波測(cè)距子程序在超聲波測(cè)距過(guò)程中主要利用到了定時(shí)計(jì)數(shù)器0，采用工作方式1，當(dāng)啟動(dòng)定時(shí)計(jì)數(shù)器后，低8位每個(gè)機(jī)器周期自加一。當(dāng)停止定時(shí)計(jì)數(shù)器后，即可將高8位和低8位轉(zhuǎn)換響應(yīng)的超聲波傳播的時(shí)間。否是否是開(kāi)始觸發(fā)高電平15us回響端是否為1開(kāi)啟定時(shí)器回響端是否為0關(guān)閉定時(shí)器計(jì)算距離結(jié)束 超聲波測(cè)距流程圖超聲波測(cè)距函數(shù)即是一個(gè)測(cè)量時(shí)間函數(shù)，當(dāng)啟動(dòng)測(cè)量函數(shù)時(shí)，，直到為高電平為止，啟動(dòng)定時(shí)器，直到為低電平為止，關(guān)閉定時(shí)器，即是得到了超聲波傳播時(shí)間，根據(jù)超聲波測(cè)距原理，將傳播時(shí)間轉(zhuǎn)換為距離，即完成了一次超聲波測(cè)距。 測(cè)溫子程序溫度程序就是利用溫度傳感器檢測(cè)溫度，該傳感器將全部傳感元件和轉(zhuǎn)換電路集成在一個(gè)形如三極管的集成電路中，溫度值在內(nèi)部轉(zhuǎn)換，輸出結(jié)果以數(shù)字信號(hào)直接輸出，并通過(guò)單片機(jī)去讀，然后軟件對(duì)接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)處理，得到十進(jìn)制溫度值。開(kāi)始溫度初始化啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換延遲500us溫度初始化寫(xiě)入讀溫度讀取溫度計(jì)算真實(shí)溫度返回溫度 測(cè)溫流程圖當(dāng)開(kāi)始讀取溫度時(shí)，首先對(duì)溫度傳感器進(jìn)行初始化，寫(xiě)入跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)操作指令（0xCC），啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換指令（0xCC），等待400us，傳感器初始化，寫(xiě)入跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)操作指令（0xCC），讀取溫度寄存器指令（0xBE），分別讀取溫度低八位和高八位，并且兩字節(jié)合成一個(gè)整型變量得到真實(shí)十進(jìn)制溫度值，并返回?cái)U(kuò)大后的溫度。第6章 系統(tǒng)調(diào)試分析 硬件電路測(cè)試基本電路板檢查：根據(jù)前面的研究完成各個(gè)電路模塊的原理設(shè)計(jì)并生成PCB圖，制作電路板，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)調(diào)試。（1）檢查印制板的印制線是否有斷路，是否有毛刺，是否與其它線或是焊盤(pán)粘連，焊盤(pán)是否有脫落，過(guò)孔是否有未金屬化現(xiàn)象等等。（2）先用萬(wàn)用表復(fù)核目測(cè)中認(rèn)為可疑的連接或是接點(diǎn)，檢查它們的通短狀態(tài)是否與設(shè)計(jì)規(guī)定相符。再檢查各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象，如有再仔細(xì)檢查出并排除。短路現(xiàn)象一定要在器件安裝及加電前檢查出。 （3）電路接通電源后，用手摸一下芯片是否發(fā)熱，如果發(fā)熱，立即關(guān)掉電源，稍后再進(jìn)行再次檢測(cè)；如果沒(méi)有發(fā)熱，再測(cè)試芯片的VCC端電壓是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，接地端是否都接地。 軟件調(diào)試當(dāng)硬件制作完成后，軟件制作也是不可輕視的部分，是實(shí)現(xiàn)電路的功能的關(guān)鍵部分，通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)如下：（1）先進(jìn)行人工檢查。寫(xiě)好程序后，不要立刻燒入單片機(jī)，先對(duì)紙面上的程序進(jìn)行人工檢查。由于采用C語(yǔ)言編程，所以要特別小心地檢查語(yǔ)法錯(cuò)誤，如括號(hào)不配對(duì)，漏寫(xiě)分號(hào)等，通過(guò)仔細(xì)的檢查，發(fā)現(xiàn)并排除這些錯(cuò)誤。（2）人工檢查無(wú)誤后，上機(jī)調(diào)試。在編譯時(shí)給出的語(yǔ)法錯(cuò)誤的信息，根據(jù)提示的信息具體找出程序中錯(cuò)誤之處并改正，從上至下逐一改正。應(yīng)當(dāng)注意的是：有的提示出錯(cuò)行并不是真正出錯(cuò)的行，如果在提示出錯(cuò)的行上找不到錯(cuò)誤的話，則應(yīng)該到上行再找。（3）當(dāng)確認(rèn)程序無(wú)語(yǔ)法錯(cuò)誤和邏輯錯(cuò)誤時(shí)，通過(guò)直接下載到單片機(jī)來(lái)調(diào)試。采用的是自下到上的調(diào)試方法，即單獨(dú)調(diào)好每一個(gè)模塊，然后再連接成一個(gè)完整的系統(tǒng)調(diào)試。（4）程序燒入單片機(jī)后，觀察各個(gè)部件的工作是否正常，功能是否實(shí)現(xiàn)。如不能正常工作，則繼續(xù)檢查程序中的相應(yīng)模塊，必要時(shí)從上到下重新檢查程序。 誤差分析超聲波測(cè)距由于其在使用中不受光照度、電磁場(chǎng)、色彩等因素的影響，加之其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低，在機(jī)器人避障和定位、汽車倒車、水庫(kù)液位測(cè)量等方面已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用。在原理上講，超聲波測(cè)距有脈沖回波法、共振法和頻差法。其中脈沖回波法測(cè)距常用，其原理是超聲傳感器發(fā)射超聲波，在空氣中傳播至被測(cè)物，經(jīng)反射后由超聲波傳感器接收反射脈沖，測(cè)量出超聲脈沖從發(fā)射到接收的時(shí)間，在已知超聲波聲速的前提下，可計(jì)算被測(cè)物的距離H，即：H=vt/2。由于溫度影響超聲波在空氣中的傳播速度；超聲波反射回波很難精確捕捉，致使超聲波在空氣中傳播的時(shí)間很難精確測(cè)量。這些因素使超聲波測(cè)距的精度和范圍受到影響。（1）溫度對(duì)超聲波波速的影響超聲波的傳播速度受氣體的密度、溫度及氣體分子成份的影響。其中溫度對(duì)超聲波在空氣中的傳播速度有明顯的影響，當(dāng)需要精確確定超聲波傳播速度時(shí)，必須考慮溫度的影響。（2）超聲波回波聲強(qiáng)影響超聲波回波聲強(qiáng)與被測(cè)物得距離有由直接的關(guān)系，在進(jìn)行實(shí)際的測(cè)量時(shí)，第一個(gè)回波不一定是第一個(gè)過(guò)零點(diǎn)觸發(fā)。這種誤差不能從根本上消除，但是可以通過(guò)根據(jù)測(cè)量距離調(diào)整脈沖群的脈沖個(gè)數(shù)以及動(dòng)態(tài)調(diào)整比較電壓來(lái)減小這種誤差。（3）電路本身影響電路硬件和軟件本身存在一定的缺陷，因此會(huì)造成測(cè)量誤差，主要表現(xiàn)為：①啟動(dòng)發(fā)射和啟動(dòng)計(jì)時(shí)之間的偏差。這是源于單片機(jī)一次只能處理一件事，所以啟動(dòng)發(fā)射和啟動(dòng)計(jì)時(shí)實(shí)際上不能同時(shí)完成，是先后完成的，存在時(shí)差。但只要指令速度足夠快，其偏差可以忽略。②收到回波到被檢測(cè)出的滯后。這是源于檢測(cè)電路的靈敏度和判斷偏差，從收到實(shí)際